(57)【要約】  【課題】本発明は、製造コストが安価で、コンパクトな熱交換効率の高い熱交換器及びその製造方法を提供する。  【解決手段】表面に凹部が配設された第１の管１１と、第２の管１２とを略直交に配して、第１の管１１の凹部１０に第２の管１２を埋設したことにより、別部材を用いることなく第１の管１１の管内流体を乱流化し、第２の管１２の熱交換効率を高め、製造コストを増大させることなく熱交換量を増大させることができる。また、不要な空間が小さくなるので、熱交換器９の体積を小さくすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流体Ａが流動し、表面に凹部が配設された第１の管と、内部に流体Ｂが流動する第２の管とを備え、前記第１の管と前記第２の管とは略直交で、前記第１の管の凹部に前記第２の管の一部または全周を埋設したことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記第１の管を、前記第１の管の管軸方向を略平行にして、並べたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
隣接する２本の前記第１の管の間に、所定の間隙を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記第２の管は、前記第１の管より管径が小さいことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記流体Ａに低温低圧流体を、前記流体Ｂに高温高圧流体を用いたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記第１の管の分岐に、ヘッダーを用いたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記第２の管は、サーペンタイン状に蛇行したことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記第１の管は、サーペンタイン状に蛇行したことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記第１の管に、コルゲート管を用いたことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１０】
第１の管の表面に凹部を形成する工程と、前記第１の管と第２の管とを略直交する位置に配置する工程と、前記第２の管を前記第１の管に向けて押圧し、前記第１の管の凹部に前記第２の管を圧着固定する工程とを具備している熱交換器の製造方法。
【請求項１１】
第１の管と第２の管とを略直交する位置に配置する工程と、前記第２の管を前記第１の管に向けて押圧し、前記第１の管に凹部を形成して、前記第１の管の凹部に前記第２の管を圧着固定する工程とを具備している熱交換器の製造方法。
【請求項１２】
前記第１の管と前記第２の管をロウ付または半田付で接合する工程を更に具備した請求項１０または１１に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１３】
前記第１の管と前記第２の管を拘束部材で固定する工程を更に具備した請求項１０または１１に記載の熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調、冷凍、冷蔵、給湯等に利用され、水等の流体Ａと冷媒等の流体Ｂとの間で熱の授受を行う熱交換器において、特にヒートポンプ式給湯機に好適な熱交換器及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境への意識が高まる中、給湯機市場では、自然冷媒の二酸化炭素を用いたヒートポンプ式給湯機が発売された。二酸化炭素の高温高圧、超臨界となる冷媒特性から、給湯用熱交換器は従来と異なる種々の形態が提案、採用されている。
【０００３】
そのヒートポンプ式給湯機に好適な熱交換器に、内部に水が流動し、インナーフィンを配設した第１の管と、内部に冷媒が流動する第２の管を、直交に配したもの（例えば、特許文献１参照）と、内部に水が流動する第１の管に、内部に冷媒が流動する第２の管を、第１の管の管軸方向に沿って埋設したもの（例えば、特許文献２参照）とがある。
【０００４】
以下、図面を参照しながら上記従来の熱交換器を説明する。
【０００５】
図２１は特許文献１に記載された従来の熱交換器の要部断面図である。図２１に示すように、従来の熱交換器１は、内部に水が流動する第１の管２と、第１の管２内に配設されたインナーフィン３と、内部に冷媒が流動する第２の管４とを備え、水と冷媒が直交対向流となるように第１の管２と第２の管４とを配した構成で、薄型の熱交換器である。
【０００６】
また、図２２は特許文献２に記載された従来の他の熱交換器の要部断面図である。図２２に示すように、従来の熱交換器５は、内部に水が流動する第１の管６と、内部に冷媒が流動する第２の管７とを備え、第１の管６は管軸方向に沿って延びる複数の凹部８を有し、凹部８内に第２の管７を複数本埋設して一体化させた第１の管６を螺旋状に巻いた構成で、第２の管７から無駄なく第１の管６に伝熱する熱交換効率の高い熱交換器である。
【０００７】
以上のように構成された上記２つの熱交換器について、以下その動作を説明する。
【０００８】
通常、第１の管と第２の管は、熱の授受を行い、低温の水は高温の冷媒から熱を受けて加温される。また、第１の管、第２の管のどちらか一方が腐食して穴が空いた場合でも、第１の管と第２の管を独立した管で構成したことにより、水に異物が混入しない構造となっている。
【特許文献１】特開２００２−００５５１６号公報
【特許文献２】特開２００３−１４８８８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の熱交換器１の構成では、水を乱流化するために、第１の管２内にインナーフィン３を配設したので、部品点数が多く、製造コストが高くなるという課題を有していた。
【００１０】
また、上記従来の熱交換器５の構成では、第２の管７を複数本管軸方向に埋設して一体化させた第１の管６を螺旋状に巻くには、製造上可能な最小曲率半径が大きくなることから、大きな不要な空間ができるので、熱交換器の体積が大きくなるという課題を有していた。
【００１１】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、製造コストが安価で、コンパクトな熱交換効率の高い熱交換器及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、表面に凹部が配設された第１の管と、第２の管とを略直交に配して、第１の管の凹部に第２の管の一部または全周を埋設したものである。
【００１３】
これによって、インナーフィンといった別部材を用いることなく流体Ａの流動状態が乱流化される。また、第１の管との第２の管の接触面積が増大して熱交換効率が高くなる。また、不要な空間が小さくなる。
【００１４】
また、本発明の熱交換器の製造方法は、第１の管の表面に凹部を形成し、第１の管と第２の管とを略直交する位置に配置した後、第２の管を第１の管に向けて押圧することで、第１の管の凹部に第２の管を圧着固定したものである。
【００１５】
これによって、第２の管が埋設され易くなり、第１の管との第２の管の接触面積が増大して熱交換効率が高くなる。また、押圧による加工硬化で第２の管が固定されるため、接合作業が簡易になり、製造時の工数が短縮される。
【００１６】
また、本発明の熱交換器の製造方法は、第１の管と第２の管とを略直交する位置に配置した後、第２の管を第１の管に向けて押圧することで、第１の管に凹部を形成して、第１の管の凹部に第２の管を圧着固定したものである。
【００１７】
これによって、凹部形成工程が短縮される。また、押圧による加工硬化で第２の管が固定されるため、接合作業が簡易になり、製造時の工数が短縮される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の熱交換器は、製造コストを増大させることなく熱交換量を増大させることができる。また、熱交換器の体積を小さくできる。
【００１９】
また、本発明の熱交換器の製造方法は、第１の管の表面に凹部を形成し、第１の管と第２の管とを略直交に配置した後、第２の管を第１の管に向けて押圧して、第１の管の凹部に第２の管を圧着固定する製造方法なので、製造コストを低減することができ、熱交換量を増大させることができる。
【００２０】
また、本発明の熱交換器の製造方法は、第１の管と第２の管とを略直交に配置した後、第２の管を第１の管に向けて押圧して、第１の管に凹部を形成し、第１の管の凹部に第２の管を圧着固定する製造方法なので、製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
請求項１に記載の発明は、内部に流体Ａが流動し、表面に凹部が配設された第１の管と、内部に流体Ｂが流動する第２の管とを備え、第１の管と第２の管とは略直交で、第１の管の凹部に第２の管の一部または全周を埋設することにより、別部材を用いることなく流体Ａの流動状態が乱流化され、かつ、第１の管との第２の管の接触面積が増大して熱交換効率が高くなり、製造コストを増大させることなく熱交換量を増大させることと、また、不要な空間が小さくなるので、熱交換器の体積を小さくすることができる。
【００２２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の第１の管を管軸方向を略平行にして、並べることにより、垂直方向に形成される不要な空間が小さくなり、また、並べる管の数で熱交換量が調節可能となるので、コンパクトで熱交換量の大きく、必要熱交換量の異なる製品に対して、容易に対応可能な熱交換器を得ることができる。
【００２３】
請求項３に記載の発明は、隣接する２本の、請求項１または２に記載の第１の管の間に、所定の間隙を設けることにより、第１の管と第２の管との間に間隙ができるので、一方の管に穴が開いた場合、漏洩した管内流体が熱交換器外へ流出することにより、管内流体の漏洩を検知することができる。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の第２の管を、第１の管より管径が小さくすることにより、凹部への第２の管の埋設度合いを高めることができるので、第１の管との第２の管の接触面積が増大して熱交換効率が高まり、小さな体積を保ちながら熱交換量を増大させることができる。
【００２５】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の流体Ａを低温低圧流体、流体Ｂを高温高圧流体としたことにより、凹部を配設した第１の管に低温低圧流体、第２の管に高温高圧流体が流動することは熱交換に好適で、特に請求項４に記載の熱交換器では、大きな熱交換量を得ることができる。
【００２６】
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の第１の管の分岐に、ヘッダーを用いたことにより、分岐部の配置が分流に与える影響が小さくなり、かつ、安価に製作できるため、熱交換器の取扱いを容易にすることと、製造コストを低減することができる。
【００２７】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の第２の管を、サーペンタイン状に蛇行することにより、熱交換器の第２の管の管軸方向長さを長くすることなく、流体Ｂの流路が長くなり、熱交換量を増大させることができる。
【００２８】
請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載の第１の管を、サーペンタイン状に蛇行することにより、熱交換器の第１の管の管軸方向長さを長くすることなく、流体Ａの流路が長くなり、熱交換量を増大させることができる。
【００２９】
請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれか一項に記載の第１の管に、コルゲート管を用いたことにより、流体Ａの流動状態が乱流となり、かつ、第１の管の伝熱面積が増大するので、熱交換量を増大させることができる。
【００３０】
請求項１０に記載の発明は、第１の管の表面に凹部を形成する工程と、第１の管と第２の管とを略直交する位置に配置する工程と、第２の管を第１の管に向けて押圧し、第１の管の凹部に第２の管を圧着固定する工程とを具備している熱交換器の製造方法である。先に凹部を形成することで第２の管が埋設され易くなって第１の管との第２の管の接触面積が増大して、熱交換効率が高まり、また、押圧による加工硬化で第２の管が固定されて接合作業が簡易になり、製造時の工数が短縮されることにより、熱交換量を増大させることができて、製造コストを低減することができる。
【００３１】
請求項１１に記載の発明は、第１の管と第２の管とを略直交する位置に配置する工程と、第２の管を第１の管に向けて押圧し、第１の管に凹部を形成して、第１の管の凹部に第２の管を圧着固定する工程とを具備している熱交換器の製造方法である。凹部形成工程が短縮され、かつ、押圧による加工硬化で第２の管が固定されて接合作業が簡易になり、製造時の工数が短縮されることにより、製造コストを低減することができる。
【００３２】
請求項１２に記載の発明は、請求項１０または１１に記載の熱交換器の製造方法に、第１の管と第２の管をロウ付または半田付で接合する工程を更に具備することにより、第１の管と第２の管との間にはロウ材または半田が介在するので、圧着固定の程度に関わらず、確実に熱伝導させることができて、製造品質を安定させることができる。
【００３３】
請求項１３に記載の発明は、請求項１０または１１に記載の熱交換器の製造方法を、第１の管と第２の管を拘束部材で固定する工程を更に具備することにより、ロウ付または半田付が不要で、大型の生産設備が不要となり、製造コストを低減することができる。
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００３５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における熱交換器の要部断面図である。図２は、同実施の形態の熱交換器の平面図である。図３は、同実施の形態の熱交換器の製造方法を示す概略図である。図４から図６は、熱交換器の他の製造方法を示す概略図である。図７は同実施の形態の他の熱交換器の平面図、図８は、同実施の形態の熱交換器の第１の管の変形例を示す要部断面図である。図９、図１０は、同実施の形態の熱交換器の第２の管の配列の変形例を示す要部断面図である。
【００３６】
図１において、熱交換器９は、内部に水が流動し、表面に凹部１０が配設された第１の管としての管１１と、管１１より管径が小さく、内部に冷媒が流動する第２の管としての管１２とから構成され、管１１と管１２とは略直交して、管１１の凹部１０に管１２の一部が埋設されている。
【００３７】
図２において、管１１は直管で、複数本を管軸方向を略平行にして管１２の管軸方向に並べ、その両管端をヘッダー１３に挿入する。管１２は、サーペンタイン状の蛇行した管で、その直管部は、並べた管１１の幅よりも長く、直管部を管１１と略直交に配置する。管１１と管１２は耐食性、熱伝導性の良い銅製である。
【００３８】
次に、図３にて、熱交換器９の製造方法の概略を述べる。
【００３９】
まず、直管の管１１を複数本用意し、バルジ加工等の液圧拡管、もしくは、凸状部材を押圧するプレス加工により、管軸方向に略直交する凹部１０を並列して形成する。凹部１０を加工した管１１を管軸方向を略平行にして管１２の管軸方向に一定間隔に並べる。その後、両管端をヘッダー１３に挿入して、管１１群を構成する。その際、各管１１の凹部１０は、互いに隣り合う位置にする。次に、直管の管１２をサーペンタイン状に折り曲げて、蛇行した管とし、その直管部は、管１１群の管軸方向と垂直方向の幅より長くする。そして、蛇行した管１２を、その直管部が管１１と略直交し、管１１の凹部１０に相対する位置に配置する。その後、管１２を管１１に向けて押圧し、管１１の凹部１０に管１２を圧着固定する。ここで、管１２は押圧により潰れてしまうことはない。管１２が、押圧する力より耐力の小さい管である場合、管１２内に適当な流体を充填し、圧力をかけてこれを保持する。
【００４０】
また、図４にて、熱交換器９の他の製造方法の概略を述べる。
【００４１】
まず、直管の管１１を複数本用意し、管軸方向を略平行にして一定間隔に並べた後、両管端をヘッダー１３に挿入して、管１１群を構成する。次に、直管の管１２をサーペンタイン状に折り曲げて、蛇行した管とし、その直管部は、並べた管１１の幅より長くする。そして、蛇行した管１２を、その直管部が管１１と略直交する位置に配置する。その後、管１２を管１１に向けて押圧し、管１２が管１１の管軸方向に直交する凹部１０を並列して形成し、その凹部１０に管１２を圧着固定する。ここで、管１２は押圧により潰れてしまうことはない。管１２が押圧する力より耐力の小さい管である場合は、管１２内に適当な流体を充填し、内部に圧力をかけて形状を保持する。また同様に、管１１内にも適当な流体を充填することで、凹部１０の形状が管１２により沿ったものになる。
【００４２】
また、図５、図６にて、製造方法として、上述の製造方法にロウ付または半田付の工程を加えたものの概略を述べる。
【００４３】
図５にて、管軸方向に略直交する凹部１０を並列して形成した管１１と、サーペンタイン状に蛇行した管１２とを、管１２の直管部が管１１と略直交し、管１１の凹部１０に相対する位置に配置して、管１２を管１１に向けて押圧する際、管１１の凹部１０と、その凹部１０に相対する位置の管１２との間には、板状のロウ材１４を配する。管１１の凹部１０にロウ材を介して管１２を圧着固定する。これを所定時間炉内で加熱し、一回でロウ付接合する。
【００４４】
図６において、直管の管１１と、サーペンタイン状に蛇行した管１２とを、管１２の直管部が管１１と略直交する位置に配置して、管１２を管１１に向けて押圧する際、管１１と、管１１に相対する位置の管１２との間には、板状のロウ材１４を配する。管１１の凹部１０にロウ材１４を介して管１２を圧着固定する。これを所定時間炉内で加熱し、一回でロウ付接合する。
【００４５】
ここで、ロウ材は箔や予め各管にプレコートされた被覆（クラッド）等を用いてもよい。
【００４６】
以上のように構成された熱交換器９について、以下その動作、作用を説明する。
【００４７】
熱交換器９では、管１１内を低温低圧の水が、管１２内を高温高圧の冷媒が流動し、熱の授受が行われる。高温である冷媒が、管１２を加熱し、管１２が管１１を加熱し、管１１が低温である水を加熱して温水を作る。
【００４８】
以上のように本実施の形態の熱交換器９は、表面に凹部１０が配設された管１１と、管１２とを、略直交に配して、管１１の凹部１０に管１２の一部を埋設したことにより、別部材を用いることなく凹部１０で水が乱流化され、かつ、管１２の埋設で管１１との管１２の接触面積が増大して、製造コストを増大させることなく熱交換量を増大させることができる。さらに、不要な空間が小さく、薄型で、熱交換器の体積を小さくすることができる。
【００４９】
また、管１２は管１１より管径が小さいことにより、管１２が埋め込まれ易くなり、管１１との管１２の接触面積が増大して熱交換効率が高まり、小さな体積を保ちながら熱交換量を増大させることができる。
【００５０】
また、凹部１０を配設した管１１内には低温低圧の水、管１２内には高温高圧の冷媒、特に二酸化炭素が流動することにより、凹部１０で低温低圧の水が乱流化されるため、熱交換に好適となり、なおかつ、管１２の管径が管１１の管径より小さい場合、管１２内の冷媒の圧力損失増加が熱交換量の減少に与える影響が、二酸化炭素の高圧高密度な冷媒特性で他の冷媒に比して抑制されることにより、大きな熱交換量を得ることができる。しかし、熱交換する流体は水と二酸化炭素に限定されるものではない。Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２等その他の高圧冷媒と水や、ヒートポンプサイクルにおいて温度差を持つ同一流体間の熱交換に用いてもよい。
【００５１】
また、本実施の形態では、管１１をヘッダーで分流することにより、分岐部の配置が分流に与える影響が小さくなり、かつ、安価に製作できるため、熱交換器の取扱いを容易にすることと、製造コストを低減することができる。
【００５２】
また、本実施の形態では、管１２をサーペンタイン状に蛇行した管としたことにより、熱交換器９の管１２の管軸方向長さを長くすることなく、熱交換器９での冷媒流路が長くできて、熱交換量を増大させることができる。
【００５３】
本実施の形態の熱交換器の製造方法は、管１１の表面に凹部を形成する工程と、管１１と管１２とを略直交する位置に配置する工程と、管１２を管１１に向けて押圧し、管１１の凹部に管１２を圧着固定する工程とを具備した製造方法であることにより、先に凹部を形成することで管１２が埋設され易く、管１１との管１２の接触面積が増大して熱交換効率が高まり、また、押圧時の加工硬化で管１２が固定されて製造時の工数が短縮され、熱交換量を増大させることと、製造コストを低減することができる。
【００５４】
また、本実施の形態の熱交換器の他の製造方法は、管１１と管１２とを略直交する位置に配置する工程と、管１２を管１１に向けて押圧し、管１１に凹部１０を形成して、凹部１０に管１２を圧着固定する工程とを具備した熱交換器の製造方法であることにより、凹部形成工程が短縮され、かつ、押圧での加工硬化で管１２が固定されることで製造時の工数が短縮され、製造コストを低減することができる。
【００５５】
また、本実施の形態の熱交換器の他の製造方法は、管１１と管１２をロウ付または半田付で接合する工程を更に具備することにより、管１１と管１２との間にはロウ材または半田が介在するので、圧着固定の程度に関わらず、確実に熱伝導させることができて、製造品質を安定させることができる。
【００５６】
なお、本実施の形態では、管１１を直管として示したが、図７に示すように、サーペンタイン状の蛇行した管としてもよい。管１１をサーペンタイン状に蛇行した管とすることにより、熱交換器９の管１１の管軸方向長さを長くすることなく、水流路が長くできて、熱交換量を増大させることができる。
【００５７】
また、本実施の形態では、管１１は平滑管としたが、図８に示すように、表面形状が波形のコルゲート管を用いてもよい。コルゲート管を用いることにより、水の伝熱面積が増大し、乱流化を促進するため、熱交換量を増大させることができる。
【００５８】
なお、本実施の形態では、管１１と管１２は、内部が平滑な面を持つ管としたが、内部に溝をけがいた溝付の管（図示せず）としてもよい。溝付の管を用いると、伝熱面積が増大し、熱交換量を増大させることができる。また、管１１は、略円筒状の管の他、扁平な管でもよい。扁平管とした場合、管１２との面接触する幅が広くなって、大きな熱交換量を得ることができる。
【００５９】
また、本実施の形態では、管１１と管１２は銅製としたが、アルミニウム、鉄鋼等でもよい。管１１は、好ましくは耐食性の良い材料（例えばステンレス）で作られ、更には、水にさらされる面のみ耐食性のよい材料で被覆されたものでもよい。管１２は、好ましくは熱伝導性の良い材料（例えば銅、アルミニウム）で作られたものがよい。しかし、これに限定されるものでない。
【００６０】
また、本実施の形態では、第２の管としての管１２は、管１１の片側に１本として示したが、両側に複数本でもよい。水流路単位長さ当りの管１２の本数が増加するので、水流路単位長さ当りの熱交換量を増大させることができる。図９に示すように、管１１両側の管１２を相対する位置に配置することも、図１０に示すように、管１１両側の管１２を千鳥に配置することもできる。
【００６１】
（実施の形態２）
図１１は、本発明の実施の形態２における熱交換器の要部断面図である。なお、上述の実施の形態と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６２】
図１１において、熱交換器１５は、表面に凹部１０が配設された管１１と、蛇行した管１２とから構成され、２本の管１２は、管１１を略直交に挟んで、相対する位置に配置される。管１１の凹部１０には管１２の一部が埋設されている。管１２の両外側に拘束部材としての拘束板１６ａ２枚を配して、数箇所にボルト１６ｂを貫通させ、ナット１６ｃで、管１１と２本の管１２とを締め付けている。拘束板１６ａは、蛇行した管１２の直管部を覆う大きさに作られる。
【００６３】
次に、熱交換器１５の製造方法の概略を述べる。
【００６４】
まず、直管の管１１を複数本用意する。バルジ加工等の液圧拡管、または、凸状部材を押圧するプレス加工により、管１１に、管軸方向に略直交する凹部１０を並列して配設する。管１１を管軸方向を略平行にして管１２の管軸方向に一定間隔に並べる。その後、両管端をヘッダー１３に挿入して、管１１群を構成する。その際、各管１１の凹部１０は、互いに隣り合う位置にする。次に、直管の管１２をサーペンタイン状に折り曲げて、蛇行した管とする。管１２の直管部は、並べた管１１の幅より長くする。そして、管１２を、その直管部が管１１と略直交し、管１１の凹部１０に相対する位置に配置する。管１２の直管部を覆うように、管１２の両外側に拘束板１６ａ２枚を配して、拘束板１６ａ上数箇所にボルト１６ｂを通し、ナット１６ｃで締め付ける。ボルト１６ｂで拘束板１６ａが締め付けられ、拘束板１６ａで管１２が管１１へ向けて押圧され、管１１に凹部１０が形成され、加工硬化によって、その凹部１０に管１２が食い込んで、管１２が圧着固定される。ここで、管１２は押圧により潰れてしまうことはない。管１２が、押圧する力より耐力の小さい管である場合、管１２内に適当な流体を充填し、圧力をかけてこれを保持する。
【００６５】
また、本実施の形態では、管１２を管１１に向かって押圧する前に、予め管１１に管１２を埋設する凹部１０を形成する工程を設けたが、熱交換器１５の他の製造方法として、実施の形態１で他の製造方法として示したように、凹部形成工程を短縮して、管１１に管１２を押圧した際に凹部１０が形成されて、両管が圧着固定される製造方法としてもよい。
【００６６】
また、本実施の形態では、管１１と管１２は拘束部材を用いて管１１と管１２とを圧着固定したが、実施の形態１で示したように、管１１に向けて管１２を直接押圧した後、拘束部材を取付けてもよい。
【００６７】
以上のように構成された熱交換器１５について、以下その動作、作用を説明する。
【００６８】
熱交換器１５では、管１１内を低温低圧の水が、管１２内を高温高圧の冷媒が流動し、熱の授受が行われる。高温である冷媒が、管１２を加熱し、管１２が管１１を加熱し、管１１が低温である水を加熱して温水を作る。
【００６９】
以上のように本実施の形態の熱交換器１５は、管１１と管１２との固定に、拘束部材の拘束板１６ａ、ボルト１６ｂ、ナット１６ｃを用いたので、ロウ付または半田付が不要で、大型の生産設備が不要となり、製造コストを低減することができる。また、拘束板１６ａが管１２を覆う大きさの場合は、管１２の埋設度合いが低くても、その脱落を防止することができる。
【００７０】
また、本実施の形態では、拘束部材として拘束板１６ａを用いて管１１と管１２を固定したが、ロープや針金等で括りつけてもよい。板に比して軽量化することができる。
【００７１】
（実施の形態３）
図１２は、本発明の実施の形態３における熱交換器の要部断面図である。図１３は、同実施の形態の熱交換器の斜視図である。なお、上述の実施の形態と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００７２】
図１２おいて、熱交換器１７は、表面に凹部１０が配設された管１１と、蛇行した管１２とから構成される。略直交して管１１を挟んだ２本の管１２は、千鳥の位置に配置される。管１１の凹部１０には管１２の一部が埋設されている。そして、２本の管１２の一部が埋設された管１１を、前後の管１１の間には間隙を設けずに管１２を挟み込んで、管１２、管１１の順に積層して、管１２を３列、管１１を２列重ねる。
【００７３】
図１３において、管１１は直管で、複数本を管軸方向を略平行にして管１２の管軸方向に並べ、２列に重ねる。管１２の管軸方向に隣合う管１１の間には、所定の間隙１８を設けている。管１１の両管端はヘッダー１３に挿入する。管１２は、サーペンタイン状の蛇行した管で、その直管部が管１１と略直交して配置する。管１２の直管部は、並べた管１１の幅よりも長い。
【００７４】
以上のように構成された熱交換器１７について、以下その動作、作用を説明する。
【００７５】
熱交換器１７では、管１１内を低温低圧の水が、管１２内を高温高圧の冷媒が流動し、熱の授受が行われる。高温である冷媒が、管１２を加熱し、管１２が管１１を加熱し、管１１が低温である水を加熱して温水を作る。
【００７６】
以上のように本実施の形態の熱交換器１７は、２本の管１２が埋設された管１１を、前後の管１１間には間隙を設けずに、管１２、管１１の順に積層したことにより、垂直方向に形成される不要な空間が小さくなり、また、重ねる管の数で熱交換量が調節可能となるので、コンパクトで熱交換量の大きい、必要熱交換量の異なる製品に対して、容易に対応可能な熱交換器を得ることができる。
【００７７】
また、本実施の形態では、管１２の管軸方向に隣合う管１１の間には、所定の間隙１８を設けたので、間隙１８が管内流体の漏洩検知機構となり、本実施の形態の熱交換器を給湯機用の水冷媒熱交換器として使用した場合、製品の信頼性を確保することができる。
【００７８】
また、本実施の形態では、第１の管と第２の管の重ね方は、管１１前後の管１２を千鳥に重ねたが、これに限定されるものではない。図１４は、同実施の形態の熱交換器の、第１の管と第２の管の他の重ね方の例を示す要部断面図で、管１１前後の管１２を略直線上に相対する配置に重ねたものである。
【００７９】
（実施の形態４）
図１５は、本発明の実施の形態４における熱交換器の要部断面図である。図１６は、同実施の形態の熱交換器の斜視図である。なお、上述の実施の形態と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００８０】
図１５おいて、熱交換器１９は、表面に凹部１０が配設された管１１と、蛇行した管１２とから構成される。略直交して管１１を挟んだ２本の管１２は、千鳥の位置に配置される。管１１の凹部１０には管１２の一部が埋設されている。そして、２本の管１２の一部が埋設された管１１を、間隙２０を設けて２列重ねる。
【００８１】
図１６において、管１１は直管で、複数本を管軸方向を略平行にして管１２の管軸方向に並べ、２列に重ねる。管１２の管軸方向に隣合う管１１の間には、所定の間隙２１を設けている。その両管端をヘッダー１３に挿入する。管１２は、サーペンタイン状の蛇行した管で、その直管部が管１１と略直交して配置する。管１２の直管部は、並べた管１１の幅よりも長い。
【００８２】
以上のように構成された熱交換器１９について、以下その動作、作用を説明する。
【００８３】
熱交換器１９では、管１１内を低温低圧の水が、管１２内を高温高圧の冷媒が流動し、熱の授受が行われる。高温である冷媒が、管１２を加熱し、管１２が管１１を加熱し、管１１が低温である水を加熱して温水を作る。
【００８４】
以上のように本実施の形態の熱交換器１９は、２本の管１２が埋設された管１１を、管１１の列方向に隣合う管１１の間に間隙２０、管１２の管軸方向に隣合う管１１の間に間隙２１を設けて、２列重ねたことにより、垂直方向に形成される不要な空間が小さくなり、また、重ねる管の数で熱交換量が調節可能となるので、コンパクトで熱交換量の大きい、必要熱交換量の異なる製品に対して、容易に対応可能な熱交換器を得ることができる。さらに、間隙２０、間隙２１が、管内流体の漏洩検知機構となり、本実施の形態の熱交換器を給湯機用の水冷媒熱交換器として使用したした場合、製品の信頼性を確保することができる。
【００８５】
また、本実施の形態では、管内流体の漏洩検知機構として、管１１の列方向と管１２の管軸方向の２方向に間隙を設けたが、どちらか一方向でもよい。
【００８６】
また、本実施の形態では、第１の管と第２の管の重ね方は、管１２を両側に千鳥に埋設した管１１を２列重ねたが、これに限定されるものではない。図１７から図２０は、同実施の形態の熱交換器の、第１の管と第２の管の他の重ね方の例を示す要部断面図である。
【００８７】
図１７は、片側に管１２を埋設した管１１を、管１２が略直線上に相対する配置に、間隙２０を設けて２列重ねたものである。図１８は、両側に管１２を相対する配置に埋設した管１１を、間隙２０を設けて、２列千鳥に重ねたものである。図１９は、各管１１間に間隙２０を設けて管１２、管１１を順に積層したものであって、管１１を挟んで管１２が千鳥に配置されたものである。図２０は、各管１１間に間隙２０を設けて管１２、管１１を順に積層したものであって、管１１を挟んで管１２が略直線上に相対して配置されたものである。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
以上のように、本発明における熱交換器及びその製造方法は、表面に凹部が配設された第１の管と、第２の管とを略直交に配して、第１の管の凹部に第２の管を埋設したことにより、別部材を用いることなく第１の管の管内流体を乱流化し、第２の管の熱交換効率を高め、また、不要な空間が小さくなるので、製造コストを増大させることなく熱交換量を増大させることと、熱交換器の体積を小さくすることができる。従って、製造コストが安価で、コンパクトな熱交換効率の高い熱交換器を得て、ヒートポンプ式給湯機の水冷媒熱交換器の他、空調、冷凍、冷蔵等に利用される温度の異なる流体間で熱の授受を行う熱交換器の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施の形態１における熱交換器の要部断面図
【図２】同実施の形態の熱交換器の平面図
【図３】同実施の形態の熱交換器の製造方法を示す概略図
【図４】同実施の形態の熱交換器の他の製造方法を示す概略図
【図５】同実施の形態の熱交換器の他の製造方法を示す概略図
【図６】同実施の形態の熱交換器の他の製造方法を示す概略図
【図７】同実施の形態の他の熱交換器の平面図
【図８】同実施の形態の熱交換器の第１の管の変形例を示す要部断面図
【図９】同実施の形態の熱交換器の第２の管の変形例を示す要部断面図
【図１０】同実施の形態の熱交換器の第２の管の変形例を示す要部断面図
【図１１】本発明の実施の形態２における熱交換器の要部断面図
【図１２】本発明の実施の形態３における熱交換器の要部断面図
【図１３】同実施の形態の熱交換器の斜視図
【図１４】同実施の形態の熱交換器の、第１の管と第２の管の他の重ね方の例を示す要部断面図
【図１５】本発明の実施の形態４における熱交換器の要部断面図
【図１６】同実施の形態の熱交換器の斜視図
【図１７】同実施の形態の熱交換器の、第１の管と第２の管の他の重ね方の例を示す要部断面図
【図１８】同実施の形態の熱交換器の、第１の管と第２の管の他の重ね方の例を示す要部断面図
【図１９】同実施の形態の熱交換器の、第１の管と第２の管の他の重ね方の例を示す要部断面図
【図２０】同実施の形態の熱交換器の、第１の管と第２の管の他の重ね方の例を示す要部断面図
【図２１】従来の熱交換器の要部断面図
【図２２】従来の他の熱交換器の要部断面図
【符号の説明】
【００９０】
９、１５、１７、１９  熱交換器
１０  凹部
１１  第１の管
１２  第２の管
１３  ヘッダー
１４  ロウ材
１６ａ  拘束板
１８、２０、２１  間隙
【図１】
2005326063.tif 000003
【図２】
2005326063.tif 000004
【図３】
2005326063.tif 000005
【図４】
2005326063.tif 000006
【図５】
2005326063.tif 000007
【図６】
2005326063.tif 000008
【図７】
2005326063.tif 000009
【図８】
2005326063.tif 000010
【図９】
2005326063.tif 000011
【図１０】
2005326063.tif 000012
【図１１】
2005326063.tif 000013
【図１２】
2005326063.tif 000014
【図１３】
2005326063.tif 000015
【図１４】
2005326063.tif 000016
【図１５】
2005326063.tif 000017
【図１６】
2005326063.tif 000018
【図１７】
2005326063.tif 000019
【図１８】
2005326063.tif 000020
【図１９】
2005326063.tif 000021
【図２０】
2005326063.tif 000022
【図２１】
2005326063.tif 000023
【図２２】
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